氧化石墨烯可以帮助河流解决水资源短缺问题吗？

发表在《今日材料》杂志上的一篇论文 报道了使用改进的Hammer方法合成氧化石墨烯。然后将合成的氧化石墨烯用于制造过滤床，以通过重力过滤净化河水。

研究方向：氧化石墨烯的合成及其在河水净化中的应用.图片来源：Tim7914/Shutterstock.com

水的重要性

水是地球上最重要和最必要的资源;没有它，就没有生命。虽然海水覆盖了地球表面的三分之二以上，但只有一小部分用于饮用和其他工业功能。

地球表面的水，包括河水、地下水和湖水，是饮用水的主要来源。然而，由于城市化、人口增长和污染的迅速增加，这些资源正在迅速枯竭。

水污染主要是由于废物处理不当，污水处理系统不足以及缺乏水管理机制造成的。

河水的作用

由于全球淡水资源日益短缺，最近出现了河水等替代水资源。

污染物，以及污染处理和去除盐分和不需要的颗粒的高昂费用，限制了河水的使用。

因此，部署具有成本效益的水过滤技术对于河水的淡化和污染水的净化势在必行。

重力过滤

使用重力过滤器进行过滤是一种非常流行的水净化方法。重力过滤器是一种压力过滤器，其中水在大气压下通过进水侧的过滤组件。

重力过滤器的一个主要优点是它们没有移动部件，因此需要更少的过滤器维护。顾名思义，整个重力过滤系统是由重力而不是电力驱动的。

使用基于重力的水过滤系统的一个显着优点是系统不需要电源。此外，重力过滤器有各种尺寸和尺寸，这是非常有利的。

另一方面，主要缺点是纯净水的输出量低。过滤技术的局限性决定了没有一种过滤材料可以去除水中存在的所有污染物。

使用氧化石墨烯的好处

氧化石墨烯出色的物理和化学特性使其在河水海水淡化过程中可作为有效的过滤介质。氧化石墨烯在水净化过程中还充当抗菌过滤介质。

随着对石墨烯和氧化石墨烯的广泛研究，现在人们对石墨烯和氧化石墨烯的独特特征有了清晰的认识，例如它们优越的拉伸强度和对微小颗粒的不渗透性。

氧化石墨烯可用于制造具有可调节孔隙的令人难以置信的薄膜，从而实现高通量的纯净水。

氧化石墨烯的二维片材非常轻，可以承受很大的水压。由于石墨烯的亲水性，其大表面积和高度多孔的结构，水可以均匀地扩散到整个氧化石墨烯片中，从而提高吸附质量。

氧化石墨烯的另一个好处是它具有生物相容性，可以使用称为Hammer方法的简单过程合成。

研究的重要发现

在这项工作中，该团队使用氧化石墨烯创建了一个重力过滤器。合成的氧化石墨烯片非常光滑且连接紧密。这些氧化石墨烯片已成功用于制造重力过滤器以净化河水。

水质测试显示，在效率方面，基于氧化石墨烯的过滤器优于不含氧化石墨烯的过滤器。

溶解氧水平（O₂）中的过滤水高于未净化的河水，表明过滤过程中微生物被除去。

与不含氧化石墨烯的过滤器相比，使用氧化石墨烯过滤器在消除水中砷和氟化物方面具有更高的效率。过滤水的pH值为6.88，未经过滤的河水的pH值为8.47。

过滤水的物理外观也支持了这些发现。

参考

Gayen， S.， Bej， B.， Boxi， S. S.， & Ghosh， R. （2022）。氧化石墨烯的合成及其在河水净化中的应用.今日材料：会议记录。可在以下位置： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221478532205297X?via%3Dihub